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細胞形態情報を用いた再生医療用細胞品質の早期予測技術

  • 創薬科学研究科
  • 基盤創薬学専攻
  • 細胞分子情報学分野
  • 創薬生物科学講座

准教授 加藤 竜司[かとう りゅうじ]

http://www.ps.nagoya-u.ac.jp/lab_pages/CMB/index.html

シーズの概要

再生医療において安全かつ機能性の高い治療用細胞の生産は重要である。
本技術は、細胞の位相差顕微鏡画像の情報解析により、細胞の形を定量的な指紋情報へと変換し、細胞の機能性を証明する実験データと共に人工知能などのコンピュータモデルに学習させることで、細胞の機能性や状態を早期かつ定量的に予測する技術である。
この技術を用いると、培養中の細胞画像のみ(特に初期)を用いて、細胞の将来の分化度や増殖度などのポテンシャルを定量予測することが可能で、治療用細胞生産の安定化や効率化に活用できる。

この研究の新規性・独創性

細胞画像解析の多くは、蛍光画像などの染色画像に特化しているケースが多い。本技術は染色などを一切用いない位相差顕微鏡画像から細胞形態情報を用いている点が、再生医療のような非破壊評価が必要な現場に即している。また、人工知能などと表現される様々なモデリング技術を応用して、画像のみから細胞品質を高精度で予測できることを実証している点や、細胞画像データの数理的意味を深く行っている点が独自性が高い。また、株式会社ニコンとの共同出願特許をベースにしており、具体的な装置やソフトウェアでの検証実績が豊富であるため、早期の実用化や実装が可能である。

産学連携を目指した応用研究

これまで我々は
・再生医療用細胞の品質予測
・再生医療用細胞の培養プロセスの最適化
・再生医療のための細胞培養プロトコルの最適化
などにおいて実績を有している。再生医療関連企業との細胞製造プロセスの設計や品質評価法の確立に向けた共同研究をお待ちしています。

一言アピール

我々は単なる画像解析屋ではなく、細胞培養からアルゴリズム開発までバイオからインフォマティクスまで全ての工程を網羅した開発能力とコンサルティングが可能なところが強みです。

キーワード

再生医療、細胞培養、品質管理、画像解析、細胞形態情報、最適化研究、効率化研究

保有技術

  • 細胞画像解析技術
  • 細胞形態情報解析
  • 細胞品質予測技術

主な機器

  • 自動細胞撮影装置

主な特許

  • 特許5816416, 細胞評価装置(名古屋大学・ニコン共願)
  • 特許5732201, 分類モデル生成装置、細胞分類装置(名古屋大学・ニコン共願)
  • 特許5848885 化学物質のスクリーニング方法(名古屋大学・ニコン共願)

主な論文

  • Kato R, Matsumoto M, Sasaki H, Joto R, Okada M, Ikeda Y, Kanie K, Suga M, Kinehara M, Yanagihara K, Liu Y, Uchio-Yamada K, Fukuda T, Kii H, Uozumi T, Honda H, Kiyota Y, Fueur K M. Parametric analysis of colony morphology of non-labelled live human pluripotent stem cells for cell quality control., Sci. Rep. 2016, 6, 34009
  • Sasaki H, Takeuchi I, Okada M, Sawada R, Kanie K, Kiyota Y, Honda H, Kato R. Label-Free Morphology-Based Prediction of Multiple Differentiation Potentials of Human Mesenchymal Stem Cells for Early Evaluation of Intact Cells. PLoS One, 2014, 9(4), e93952.
  • Matsuoka F, Takeuchi, I, Agata H, Kagami H, Shiono H, Kiyota Y, Honda H, Kato R. Characterization of time-course morphological features for efficient prediction of osteogenic potential in human mesenchymal stem cells., Biotechnol. Bioeng. 2014, 111(7), 1430-1439.